如圖(a)所示,兩根足夠長的水平平行金屬導(dǎo)軌相距為L=0.5 m,其右端通過導(dǎo)線連接阻值R=0.6Ω的電阻,導(dǎo)軌電阻不計(jì),一根質(zhì)量為m=0.2 kg、阻值r=0.2Ω的金屬棒ab放在兩導(dǎo)軌上,棒與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)m=0.5。整個(gè)裝置處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,取g=10m/s2。若所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B,通過小電動機(jī)對金屬棒施加水平向左的牽引力,使金屬棒沿導(dǎo)軌向左做勻加速直線運(yùn)動,經(jīng)過0.5s電動機(jī)的輸出功率達(dá)到P=10W,此后電動機(jī)功率保持不變。金屬棒運(yùn)動的v~t圖像如圖(b)所示,試求:

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大;
(2)在0~0.5s時(shí)間內(nèi)金屬棒的加速度a的大;
(3)在0~0.5s時(shí)間內(nèi)電動機(jī)牽引力F與時(shí)間t的關(guān)系;
(4)若在0~0.3s時(shí)間內(nèi)電阻R產(chǎn)生的熱量為0.15J,則在這段時(shí)間內(nèi)電動機(jī)做的功。
(1)(2)(3)(4)
(1)當(dāng)時(shí),棒勻速運(yùn)動,, , 
    ∴                
(2)    代入數(shù)據(jù),得:    
(3)     ∴                 
(4)                        
,                                 


本題考查的是電磁感應(yīng)定律和閉合電路歐姆定律及力學(xué)綜合的問題,首先根據(jù)電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律及受力平衡可計(jì)算出磁感應(yīng)強(qiáng)度來;再根據(jù)牛頓第二定律可計(jì)算出加速度,進(jìn)而計(jì)算出牽引力的表達(dá)式;最后根據(jù)功能關(guān)系計(jì)算出熱量和功;
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖12所示,一個(gè)半徑為R的絕緣光滑半圓環(huán),豎直放在場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中,電場方向豎直向下.在環(huán)壁邊緣處有一質(zhì)量為m,帶有正電荷q的小球,由靜止開始下滑,求小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)對環(huán)底的壓力.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩個(gè)小球,用長為2L的輕質(zhì)桿相連接,在豎直平面內(nèi)繞固定軸O沿順時(shí)針方向自由轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)軸在桿的中點(diǎn)),不計(jì)一切摩擦,某時(shí)刻A球恰好在圖中的最高點(diǎn),A、B球的線速度大小均為v,在A球從M點(diǎn)運(yùn)動到最高點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是

A.運(yùn)動過程中B球機(jī)械能守恒
B.運(yùn)動過程中B球速度大小不變
C.桿對A球一直做正功
D.A球單位時(shí)間內(nèi)機(jī)械能的變化量不斷變小

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,正方形導(dǎo)線框abcd的質(zhì)量為m、邊長為l,導(dǎo)線框的總電阻為R.導(dǎo)線框從垂直紙面向里的水平有界勻強(qiáng)磁場的上方某處由靜止自由下落,下落過程中,導(dǎo)線框始終在與磁場垂直的豎直平面內(nèi),cd邊保持水平.磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直紙面向里,磁場上?下兩個(gè)界面水平距離為l.已知cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)線框恰好做勻速運(yùn)動.重力加速度為g.

(1)求cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)導(dǎo)線框的速度大小;
(2)請證明:導(dǎo)線框的cd邊在磁場中運(yùn)動的任意瞬間,導(dǎo)線框克服安培力做功的功率等于導(dǎo)線框消耗的電功率;
(3)求從導(dǎo)線框cd邊剛進(jìn)入磁場到ab邊剛離開磁場的過程中,導(dǎo)線框克服安培力所做的功.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(18分)如圖所示,在y軸左側(cè)有一勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小為E,方向與x軸平行且沿x軸正向,在y軸右側(cè)有一勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外。現(xiàn)將一擋板放在第一象限內(nèi),其與x、y軸的交點(diǎn)M、N到坐標(biāo)原點(diǎn)的距離均為2L。有一質(zhì)量為m電荷量為+q的粒子在第二象限內(nèi)從距x軸為L、y軸為4L的P點(diǎn)由靜止釋放(不計(jì)重力),粒子與擋板碰后電荷量不變,速度大小不變方向變?yōu)檠貀軸正向,當(dāng)粒子第一次到達(dá)y軸時(shí)電場消失。求:

(1)粒子第一次到達(dá)y軸時(shí)距坐標(biāo)原點(diǎn)多遠(yuǎn)?
(2)若使粒子再次打到檔板上,磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小的取值范圍?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(2010年高考福建理綜卷)如圖8-3-19所示的裝置,左半部為速度選擇器,右半部為勻強(qiáng)的偏轉(zhuǎn)電場.一束同位素離子流從狹縫S1射入速度選擇器,能夠沿直線通過速度選擇器并從狹縫S2射出的離子,又沿著與電場垂直的方向,立即進(jìn)入場強(qiáng)大小為E的偏轉(zhuǎn)電場,最后打在照相底片D上.已知同位素離子的電荷量為q(q>0),速度選擇器內(nèi)部存在著相互垂直的場強(qiáng)大小為E0的勻強(qiáng)電場和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0的勻強(qiáng)磁場,照相底片D與狹縫S1、S2的連線平行且距離為L,忽略重力的影響.

圖8-3-19
(1)求從狹縫S2射出的離子速度v0的大小;
(2)若打在照相底片上的離子在偏轉(zhuǎn)電場中沿速度v0方向飛行的距離為x,求出x與離子質(zhì)量m之間的關(guān)系式(用E0B0、Eq、m、L表示).

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

帶電粒子以速度v沿CB方向射入一橫截面為正方形的區(qū)域.C、B均為該正方形兩邊的中點(diǎn),如圖13所示,不計(jì)粒子的重力.當(dāng)區(qū)域內(nèi)有豎直方向的勻強(qiáng)電場E時(shí),粒子從A點(diǎn)飛出,所用時(shí)間為t1;當(dāng)區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場時(shí),粒子也從A點(diǎn)飛出,所用時(shí)間為t2,下列說法正確的是(  )

A.t1<t2               B.t1>t2                                                          
C.v              D.v

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(2010年高考廣東理綜卷)如圖甲所示,左為某同學(xué)設(shè)想的粒子速度選擇裝置,由水平轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)薄盤N1、N2構(gòu)成,兩盤面平行且與轉(zhuǎn)軸垂直,相距為L,盤上各開一狹縫,兩狹縫夾角θ可調(diào)(如圖乙);右為水平放置的長為d的感光板,板的正上方有一勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.一小束速度不同、帶正電的粒子沿水平方向射入N1,能通過N2的粒子經(jīng)O點(diǎn)垂直進(jìn)入磁場,O到感光板的距離為,粒子電荷量為q,質(zhì)量為m,不計(jì)重力.

(1)若兩狹縫平行且盤靜止(如圖丙),某一粒子進(jìn)入磁場后,豎直向下打在感光板中心點(diǎn)M上,求該粒子在磁場中運(yùn)動的時(shí)間t;
(2)若兩狹縫夾角為θ0,盤勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向如圖乙,要使穿過N1、N2的粒子均打到感光板P1P2連線上,試分析盤轉(zhuǎn)動角速度ω的取值范圍.(設(shè)通過N1的所有粒子在盤旋轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間內(nèi)都能到達(dá)N2)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖甲所示,空間分布著有理想邊界的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場.勻強(qiáng)磁場分為Ⅰ、Ⅱ兩個(gè)區(qū)域,其邊界為MN、PQ,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,方向如圖所示,Ⅰ區(qū)域高度為d,Ⅱ區(qū)域的高度足夠大.一個(gè)質(zhì)量為m、電量為q的帶正電的小球從磁場上方的O點(diǎn)由靜止開始下落,進(jìn)入電、磁復(fù)合場后,恰能做勻速圓周運(yùn)動.
(1)求電場強(qiáng)度E的大;
(2)若帶電小球運(yùn)動一定時(shí)間后恰能回到O點(diǎn),求帶電小球釋放時(shí)距MN的高度h;
(3)若帶電小球從距MN的高度為3h的O'點(diǎn)由靜止開始下落,為使帶電小球運(yùn)動一定時(shí)間后仍能回到O'點(diǎn),需將磁場Ⅱ向下移動一定距離(如圖乙所示),求磁場Ⅱ向下移動的距離y及小球從O'點(diǎn)釋放到第一次回到O'點(diǎn)的運(yùn)動時(shí)間T。
                          

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